3.června 2024, autor: T.Cassauwers – Dr. Jeremy Bricker, inženýr v oboru hydrauliky a pobřeží, sní ve velkém. Kdesi na pobřeží Severního moře si představuje výstavbu přehrady, která by řídila dodávky čisté energie do evropských „nížin“. Na tomto cíli pracuje s dalšími inženýry a společně se podílí na projektu, který získal finanční prostředky EU na rozvoj průkopnické možnosti skladování energie na bázi vody.
Podle jejich plánu by kruhová přehrada postavená těsně u pobřeží zadržovala mořskou vodu ve vnitřní umělé laguně, kde by byla hladina vody nižší.
Odčerpávání vody z dolní laguny do okolního oceánu by se provádělo v případě přebytku vody z jiných obnovitelných zdrojů – například ze slunce a větru. V případě potřeby energie by se pak voda vracela zpět do laguny prostřednictvím turbín vyrábějících energii, přičemž by byla tlačena silou okolního oceánu.
„Ve vnitřní laguně bychom mohli skladovat energii odpovídající tisícům baterií,“ řekl Bricker, docent na Technické univerzitě v Delftu v Nizozemsku, který je také vědeckým koordinátorem projektu ALPHEUS, který má být ukončen v září 2024 po čtyřech a půl letech.
Využití gravitace k tomu, aby se voda vracela do dolní laguny prostřednictvím turbín, by umožnilo vyrábět vodní energii na požádání, když je její nabídka nízká, čímž by se zaplnila mezera v nabídce a poskytlo by se řešení pro skladování čisté energie.
Univerzity, včetně Chalmersovy ve Švédsku, Braunschweigovy v Německu a Gentské v Belgii, a společnosti spojily své síly v osmi evropských zemích, aby vyvinuly klíčové nové technologie potřebné pro hypotetickou mořskou přehradu, jako jsou vodní turbíny vhodné pro použití na moři.
Na světě již existují tisíce vodních elektráren, ale téměř výhradně v horských oblastech, kde přírodní terén umožňuje gravitaci projevit svou sílu, nebo tam, kde je říční tok dostatečně silný, aby mohl být využit k výrobě energie.
Zájem o tuto technologii opět roste – tentokrát pro potenciální využití v rovinatějších oblastech včetně moří – protože by mohla pomoci ekologizovat evropské hospodářství.
Evropa se chce do roku 2050 stát prvním klimaticky neutrálním kontinentem. Tento cíl bude vyžadovat odklon od fosilních paliv, včetně uhlí, zemního plynu a ropy, a přechod na obnovitelné zdroje energie, jako je vodní energie.
Cílem EU je zvýšit podíl obnovitelných zdrojů energie z 23 % v roce 2022 na 42,5 % v roce 2030. Tento podíl se bude muset ještě zvýšit, aby bylo do roku 2050 dosaženo klimatické neutrality.
Jedním z problémů je, že obnovitelné zdroje energie, jako je větrná a solární energie, mohou být přerušované. Mraky mohou blokovat slunce a vítr může přestat foukat. V takovém případě musí být energetický systém schopen rychle reagovat a vyrovnat nabídku a poptávku. To znamená, že musí být schopen přebytečnou energii skladovat a v případě potřeby ji znovu dodávat do sítě.
V současné době k tomuto účelu slouží baterie, které však mají svá omezení. Uchovávají malé množství energie, jsou závislé na kritických surovinách a mají relativně krátkou životnost, zejména ve srovnání s životností přehrad.
‚Pokud nevybudujeme další úložiště energie, můžeme v budoucnu čelit výpadkům proudu a nestabilitě sítě,‘ řekl Bricker, jehož kariéra vedla ze Spojených států až k působení na univerzitách v Japonsku a Nizozemsku.
Demonstrace flexibility
Mezitím jiní výzkumníci v Evropě modernizují stávající vodní elektrárny s využitím umělé inteligence, aby voda mohla zaujmout větší roli v řadě obnovitelných zdrojů. V rámci jiného projektu financovaného EU tito odborníci navrhli technologie pro zlepšení potenciálu skladování energie, výkonu a flexibility vodních elektráren.
Projekt nazvaný XFLEX HYDRO skončil v únoru 2024 po čtyřech a půl letech.
Integrace stále většího množství nestálé solární a větrné energie – označované také jako variabilní obnovitelné zdroje energie (VRE) – bude vyžadovat větší flexibilitu, než je v současné době možné, aby se zabránilo přerušení dodávek.
„Jsme svědky renesance vodní energie,“ říká Dr. Elena Vagnoni, přednášející na Švýcarském federálním technologickém institutu v Lausanne (EPFL) a vědecká koordinátorka společnosti XFLEX HYDRO. „Nová energetická síť založená na obnovitelných zdrojích potřebuje flexibilitu. To mění náš pohled na vodní energii.
Projekt spojil odborné znalosti evropských energetických společností, světových výrobců zařízení, výzkumných institucí a energetických poradenských firem v Rakousku, Francii, Německu, Portugalsku, Španělsku a Velké Británii. Provedl demonstrace nových technologií v plném rozsahu v zařízeních ve Francii, Švýcarsku a Portugalsku.
Zvýšení účinnosti
Přerušované poklesy dodávek zvyšují opotřebení zařízení, která byla navržena s ohledem na pravidelnější dodávky energie. „V minulosti se čerpadla zapínala maximálně jednou denně,“ řekl François Avellan, čestný profesor na EPFL, který působil jako vědecký poradce společnosti XFLEX HYDRO. „Nyní je musíme spouštět několikrát denně, v závislosti na počasí. To tato zařízení velmi zatěžuje.
V rámci projektu se testoval nový systém – „hydraulický zkrat“ – na přehradě Grand’Maison ve francouzských Alpách. Při špičkovém výkonu může do sítě dodávat 1 800 MW, což odpovídá středně velké elektrárně na zemní plyn nebo uhlí.
Nová technologie umožňuje Grand’Maison čerpat vodu a zároveň vyrábět elektřinu. Software XFLEX HYDRO řídí tok energie tak, aby byl neustále v rovnováze s potřebami sítě.
Očekávané zvýšení účinnosti by podle společnosti Avellan snížilo závislost na plynových a uhelných elektrárnách a potenciálně ušetřilo přibližně 90 000 tun emisí oxidu uhličitého ročně. Bricker ze společnosti ALPHEUS mezitím uvedl, že její účastníci hledají průmyslového partnera, který by mohl technologii projektu rozšířit. Financování EU pomohlo uskutečnit jeho sen o vodní elektrárně na moři – její skutečné vybudování si vyžádá další roky výzkumu a soukromých investic.
„Technologie je zde,“ řekl. „Teď už jen potřebuje průmyslové vedení a financování. Výzkum v tomto článku byl financován z programu EU Horizon. Názory respondentů nemusí nutně odrážet názory Evropské komise.
Pokud se vám tento článek líbil, zvažte jeho sdílení na sociálních sítích.
Foto: Vodní elektrárna Grand’Maison ve francouzských Alpách, Wiki Media, CC
Autor textu: TOM CASSAUWERS
Zdroj: Tento článek byl původně publikován v Horizon, časopise EU Research and Innovation.
HORIZON, The EU Research & Innovation Magazine, časopis je financován Evropskou komisí a všechny články mohou být znovu publikovány pod licencí Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0). To znamená, že můžete kopírovat a distribuovat dílo, ale existují určité podmínky.
Více informací
ALPHEUS
XFLEX HYDRO